Газообмін у легенях і тканинах
Біологія людини
Підручник для 8 класу
Ви пам'ятаєте, що альвеоли легких утворюють величезну поверхню. Всі альвеоли оповиті кровоносними капілярами, в які по малому колу кровообігу надходить венозна кров із серця. Стінки альвеол і капілярів дуже тонкі. Кров, яка потрапляє в легені, бідна киснем і насичена вуглекислим газом. Повітря в легеневих альвеолах, навпаки, багате киснем, а вуглекислого газу в ньому значно менше. Тому відповідно до законів осмосу і дифузії кисень з легеневих альвеол спрямовується в кров, де з'єднується з гемоглобіном еритроцитів. Кров набуває яскраво-червону забарвлення. Вуглекислий газ з крові, де він міститься в надлишку, проникає в легеневі альвеоли. З венозної крові в легеневі альвеоли виділяється також вода, яка у вигляді пари при видиху видаляється з легких.
Газообмін у тканинах. В органах нашого тіла постійно відбуваються окислювальні процеси, на які витрачається кисень. Тому концентрація кисню в артеріальній крові, яка надходить в тканини по судинах великого кола кровообігу, більше, ніж в тканинної рідини. В результаті кисень вільно переходить з крові в тканинну рідину і в тканини. Вуглекислий газ, який утворюється в ході численних хімічних перетворень, навпаки, переходить з тканин в тканинну рідину, а з неї в кров. Таким чином кров насичується вуглекислим газом.
Дихальні руху. Газообмін в організмі можливий тільки за умови постійної зміни повітря в легенях. Тому дихання відбувається постійно. Вдихнувши перший раз під час народження, людина дихає все життя. Дихальний цикл складається з вдиху і видиху, які ритмічно слідують один за іншим. У легких немає м'язів, які могли б поперемінно стискати і розширювати їх. Легкі розтягуються пасивно, слідуючи за рухами стінок грудної порожнини. Дихальні рухи відбуваються за допомогою дихальних м'язів. У видиху і вдиху беруть участь дві групи м'язів. Основні дихальні м'язи - це міжреберні м'язи і діафрагма.
При скороченні зовнішніх міжреберних м'язів ребра піднімаються, а діафрагма, скорочуючись, стає плоскою. Тому обсяг грудної порожнини збільшується. Легкі, слідуючи за стінками грудної порожнини, розширюються, тиск у них зменшується і стає нижче атмосферного. Тому повітря по повітроносних шляхах спрямовується в легені - відбувається вдих.
При видиху внутрішні міжреберні м'язи опускають ребра, діафрагма розслабляється і стає опуклою. Ребра під дією власної ваги і скорочення внутрішніх міжреберних м'язів, а також м'язів живота, які прикріплюються до ребер, опускаються. Грудна порожнина повертається в початковий стан, легкі зменшуються в об'ємі, тиск в них збільшується, стає трохи вище атмосферного. Тому надлишок повітря виходить з легких - відбувається видих.
Так здійснюються спокійний вдих і видих. У глибокому вдиху беруть участь м'язи шиї, стінок грудної порожнини і живота.
Дихальні рухи відбуваються з певною частотою: у підлітків - 12-18 в хвилину, у дорослих - 16-20.
Життєва ємність легенів. Важливим показником розвитку органів дихання є життєва ємність легенів. Це найбільший обсяг повітря, який може видихнути людина після глибокого вдиху. Її вимірюють за допомогою спеціального приладу - спірометра. У дорослої людини життєва ємність в середньому становить 3500 мл.
У спортсменів цей показник зазвичай на 1000-1500 мл більше, а у плавців може досягати 6200 мл. При великий життєвої ємності легкі краще вентилюються, організм отримує більше кисню.
У огрядних людей життєва ємність легенів на 10-11% менше, тому у них обмін газів у легенях знижений.
Регуляція дихання. Діяльністю дихальної системи управляє дихальний центр. Він розташований в довгастому мозку. Ті, що йдуть звідси імпульси координують м'язові скорочення при вдиху і видиху. Від цього центру по нервових волокнах через спинний мозок надходять імпульси, які викликають в певному порядку скорочення м'язів, відповідальних за вдих і видих.
Порушення самого центру залежить від порушень, що йдуть від різних рецепторів, і від хімічного складу крові. Так, стрибок в холодну воду або обливання холодною водою викликає глибокий вдих і затримку дихання. Різко пахучі речовини також можуть викликати затримку дихання. Це пов'язано з тим, що запах дратує нюхові рецептори в стінках носової порожнини. Порушення передається в дихальний центр, і його діяльність загальмовується. Всі ці процеси здійснюються реф-лекторно.
Слабке подразнення слизової оболонки порожнини носа викликає чхання, а гортані, трахеї, бронхов- кашель. Це захисна реакція організму. При чханні, кашлі сторонні частинки, що потрапили в дихальні шляхи, видаляються з організму.
У дихальному центрі знаходяться клітини, чутливі до найменшого зміни вмісту вуглекислого газу в міжклітинній речовині. Надлишок вуглекислого газу збуджує дихальний центр, це, в свою чергу, викликає почастішання дихання. Зайвий вуглекислий газ швидко віддаляється, і, коли його концентрація повертається до норми, частота дихання знижується.
Як ви бачите, регуляція дихання відбувається рефлекторно, але під контролем кори півкуль великого мозку. Це легко довести; адже кожен з нас може за власним бажанням змінити частоту дихальних рухів.
Коротка історія куріння
Один з найпоширеніших вад людини - куріння тютюну - має 500-річну історію. В Європу листя і насіння тютюну були привезені з Америки моряками експедиції Христофора Колумба. Спочатку тютюн був оголошений усезцілювальне лікувальної травою. Ось як описувалися його чудодійні властивості в одній іспанській книзі: «Тютюн викликає сон, позбавляє від втоми, заспокоює біль, виліковує головний біль. »
Тому немає нічого дивного в тому, що вже в XVI ст. тютюн міцно заволодів аристократичними салонами. Особливо популярним стало куріння в XVII і XVIII ст. Чоловіки, жінки і молоді люди почали курити, нюхати і жувати тютюн.
Рекомендований спочатку як лікарський засіб, тютюн, проте, дуже скоро придбав погану славу. Боротьбу з тютюнопалінням початку іспанська королева Ізабелла. Її приклад наслідував французький король Людовик XIV, а український цар Михайло Федорович Романов наказав відрізати ніс кожному, хто курить. Однак уже ніщо не могло зупинити поширення цієї «запаленою отрути». Куріння тютюну перетворилося в нову статтю доходу для багатьох торговців. Приблизно в середині XVIII ст. в Бразилії почали робити цигарки, а на початку XIX ст. - виробляти сигарети.
Так за порівняно короткий час були створені всі умови для швидкого поширення куріння тютюну. Цей порок поступово охопив усі верстви населення. В даний час куріння - найпоширеніший вид наркоманії у всьому світі.
Склад тютюнового диму і його дію на організм
Для тканин легенів дуже небезпечно куріння. Адже смола, що утворюється при згорянні тютюну і паперу, не може виводитися з легких і протягом багатьох років осідає на стінках повітроносних шляхів, буквально вбиваючи клітини їх слизової оболонки. Легені курця втрачають свій природний рожевий колір, стають чорними. Такі легкі частіше схильні до різних захворювань, в тому числі і онкологічних. В даний час наука має у своєму розпорядженні тисячами доказів, які підтверджують той факт, що тютюн містить згубні для організму людини речовини. Їх близько 400! Шкідливі речовини, що містяться в тютюновому димі, можуть бути об'єднані в чотири групи: отруйні алкалоїди, подразнюючі речовини, отруйні гази, канцерогенні речовини.
Одним з найвідоміших речовин є нікотин, який отримав свою назву на честь французького посланника в Лісабоні Ж. Ніко, який у другій половині XVI ст. підніс Марії Медічі цю «всеісцеляющую» травичку для лікування мігрені. Нікотин міститься в листі різних рослин: тютюну, індійських конопель, польського хвоща, деяких плаунов і ін. Однією краплі чистого нікотину (0,05 г) досить, щоб убити людину. Нікотин з крові матері легко проникає через плаценту в кровоносну систему плода.
У тютюнових листках, крім нікотину, міститься ще 11 алкалоїдів, найважливіші з яких: норникотин, нікотірін, нікотеін, нікотімін. Всі вони схожі з нікотином за будовою і властивостями і тому мають схожі назви.
Сумна статистика ракових захворювань курців досить красномовна. Канцерогенну дію мають різні ароматичні вуглеводні, які містяться в тютюновому димі (наприклад, бензопірен), деякі що містяться в димі феноли, а також нітрозамін, гідразин, вінілхлорид і ін. З неорганічних речовин - це в першу чергу сполуки миш'яку та кадмію, радіоактивний полоній, олово і вісмут-210.
З тютюнового диму виділено десяток речовин, що надають подразнюючу дію на слизову оболонку. Найбільш важливим з них є ненасичений альдегід пропеналь. Він має високу хімічну і біологічну активність, викликаючи у курців кашель.
У газовій фракції тютюнового диму міститься велика кількість неорганічних сполук, які мають високу хімічну і біологічну активність, таких як оксид вуглецю, сірководень, ціанід водню та ін.- Типи дихання у жінок і чоловіків не однакові. У чоловіків черевної тип дихання, т. Е. Вони дихають головним чином за рахунок скорочень діафрагми. У жінок грудної тип дихання: вони дихають завдяки скороченням міжреберних м'язів. Мабуть, це пов'язано з тим, що в період вагітності дихати, зрушуючи діафрагмою матку разом з плодом, важко.
- Навіть після самого посиленого видиху в альвеолах залишається близько 1000 см 3 повітря, необхідного для того, щоб легеневі бульбашки не злиплися.
- Позіхання - це довгий вдих і наступний за ним довгий поступовий видих. Причина позіхання полягає в тому, що організм, готуючись до сну, як слід вентилює легені, насичуючи кров киснем.
- У навколишньому нас повітрі мешкають десятки видів бактерій та інших мікроорганізмів, і далеко не всі вони нешкідливі для людей. Особливо багато збудників хвороб в тих місцях, де збирається багато людей: на міських площах, в магазинах, в транспорті. В останні роки в світі помітно зросла захворюваність на туберкульоз. Здавалося б, антибіотики майже знищили цю страшну хворобу, яка забрала в XIX в. стільки життів. Але в наші дні на туберкульоз заражені близько двох мільярдів чоловік по всій Землі. Це пов'язано з тим, що у туберкульозної палички виробилася стійкість до багатьох ліків - антибіотиків, а крім того, в трущобах гігантських міст щільність населення перевищила всі розумні межі, що дуже спрощує передачу бактерій і вірусів від людини людині повітряно-крапельним шляхом.
Перевірте свої знання
- Чим відрізняється легеневий газообмін від тканинного?
- Що вигідніше для водолаза - зробити перед зануренням кілька вдихів і видихів або набрати в легені якомога більше повітря?
В альвеолах легких відбувається газообмін: кров насичується киснем і виділяє вуглекислий газ. У тканинах відбувається зворотний процес. Вентиляція легенів відбувається завдяки вдиху і видиху, які здійснюються при скороченні і розслабленні діафрагми і міжреберних м'язів. Діяльністю дихальної системи керує нервова система. Зміна концентрації вуглекислого газу в крові впливає на частоту дихальних рухів.